文学
蔡琰归汉后作有《悲愤诗》两首，一首为五言体，一首为骚体。其中五言的那首侧重于“感伤乱离”，是一首以情纬事的叙事诗，是中国诗歌史上第一首文人创作的自传体长篇叙事诗。清代诗论家张玉谷曾作诗称赞蔡琰的五言诗：“文姬才欲压文君，《悲愤》长篇洵大文。老杜固宗曹七步，办香可也及钗裙。”大意是说蔡琰的才华压倒了汉代才女卓文君，曹植和杜甫的五言叙事诗也是受到了蔡琰的影响。
骚体《悲愤诗》由于旨在抒情，首尾两节对被俘入胡和别子归汉的经历都比较简略，中间大篇幅自然风景用以渲染蔡琰离乡背井的悲痛心情，在这些对景物和人情的描述中，蔡琰极言它们与她故乡中土的差异，以此形容自己在这与中土迥异的环境下心情之沉痛悲愤。
音乐
《胡笳十八拍》是中国古乐府琴曲歌辞，长达一千二百九十七字，是一首由十八首歌曲组合的声乐套曲。原载于宋郭茂倩《乐府诗集》卷五十九以及朱熹《楚辞后语》卷三，两本文字小有出入。
明朝人陆时雍在《诗镜总论》中说：“东京风格颓下，蔡文姬才气英英。读《胡笳吟》，可令惊蓬坐振，沙砾自飞，真是激烈人怀抱。”
书法
蔡琰的父亲蔡邕是一位大书法家，创造了八分字体。蔡琰本人对书法也很擅长，韩愈曾说：“中郎（蔡邕）有女能传业。”蔡琰曾在曹操的要求下默写古籍，说自己不管是真书还是草书都可以写。